konwekcja występuje na dużą skalę w atmosferach, oceanach, płaszczach planetarnych i zapewnia mechanizm wymiany ciepła dla dużej części zewnętrznych wnętrz naszego Słońca i wszystkich gwiazd. Ruch płynu podczas konwekcji może być niewidocznie powolny, lub może być oczywisty i szybki, jak w huraganie. W skalach astronomicznych uważa się, że konwekcja gazu i pyłu zachodzi w dyskach akrecyjnych czarnych dziur, przy prędkościach zbliżonych do prędkości światła.,
przenoszenie Ciepładit
radiator zapewnia dużą powierzchnię konwekcji, aby skutecznie odprowadzać ciepło.
konwekcyjny transfer ciepła jest mechanizmem wymiany ciepła występującym w wyniku ruchu masowego (obserwowalnego) płynów. Ciepło jest podmiotem zainteresowania, który jest advected (przenoszony) i rozproszony (rozproszony)., Można to skontrastować z przewodzącym przenoszeniem ciepła, czyli przenoszeniem energii przez wibracje na poziomie molekularnym przez ciało stałe lub ciecz, oraz radiacyjnym przenoszeniem ciepła, przenoszeniem energii przez fale elektromagnetyczne.
ciepło jest przenoszone przez konwekcję w licznych przykładach naturalnie występujących przepływów płynów, takich jak wiatr, prądy oceaniczne i ruchy w płaszczu Ziemi. Konwekcja jest również stosowana w praktyce inżynierskiej domów, procesów przemysłowych, chłodzenia urządzeń itp.,
szybkość konwekcyjnego przenoszenia ciepła może być poprawiona dzięki zastosowaniu radiatora, często w połączeniu z wentylatorem. Na przykład typowy procesor komputerowy będzie miał specjalnie zaprojektowany wentylator, aby zapewnić utrzymanie temperatury roboczej w dopuszczalnych granicach.
komórki Konwekcyjneedytuj
komórki konwekcyjne w polu grawitacyjnym
A komórka konwekcyjna, znana również jako komórka bénarda, jest charakterystycznym wzorem przepływu cieczy w wielu układach konwekcyjnych., Wznoszące się ciało płynu zazwyczaj traci ciepło, ponieważ napotyka zimniejszą powierzchnię. W cieczy dzieje się tak, ponieważ wymienia ciepło z zimniejszą cieczą poprzez bezpośrednią wymianę. W przykładzie atmosfery ziemskiej dzieje się tak dlatego, że wypromieniowuje ona ciepło. Z powodu tej straty ciepła płyn staje się gęstszy niż płyn pod nim, który wciąż rośnie. Ponieważ nie może zejść przez wznoszący się płyn, przesuwa się na jedną stronę. W pewnej odległości jego siła w dół pokonuje siłę wznoszącą się pod nią, a płyn zaczyna opadać., Gdy opada, ogrzewa się ponownie i cykl się powtarza.
Konwekcjaedytuj
cyrkulacja Atmosferycznaedytuj
p>cyrkulacja atmosferyczna to ruch powietrza na dużą skalę i jest środkiem, za pomocą którego energia cieplna jest rozprowadzana na powierzchni ziemi, wraz ze znacznie wolniejszym (opóźnionym) systemem cyrkulacji oceanicznej., Struktura cyrkulacji atmosfery na dużą skalę zmienia się z roku na rok, ale podstawowa struktura klimatologiczna pozostaje dość stała.
cyrkulacja Latitudinal występuje, ponieważ padające promieniowanie słoneczne na jednostkę powierzchni jest najwyższe na równiku ciepła i maleje wraz ze wzrostem szerokości geograficznej, osiągając minima na biegunach. Składa się z dwóch pierwotnych komórek konwekcyjnych, komórki Hadleya i wiru polarnego, przy czym komórka Hadleya doświadcza silniejszej konwekcji z powodu uwalniania utajonej energii cieplnej przez kondensację pary wodnej na dużych wysokościach podczas tworzenia chmur.,
cyrkulacja wzdłużna, z drugiej strony, powstaje, ponieważ ocean ma większą pojemność cieplną właściwą niż ląd (a także przewodność cieplną, dzięki czemu ciepło przedostaje się dalej pod powierzchnię), a tym samym pochłania i uwalnia więcej ciepła, ale temperatura zmienia się mniej niż ląd. To przynosi morską bryzę, chłodzoną powietrzem przez wodę, na ląd w ciągu dnia, i przenosi bryzę lądową, chłodzoną powietrzem przez kontakt z ziemią, na morze w nocy. Krążenie podłużne składa się z dwóch komórek, krążenia Walkera i oscylacji El Niño / Southern.,
pogoda
jak powstaje Foehn
niektóre bardziej lokalne zjawiska niż globalny ruch atmosferyczny są również spowodowane konwekcją, w tym wiatrem i niektórymi cyklami hydrologicznymi. Na przykład wiatr foehn to Wiatr w dół zbocza, który występuje po stronie zwietrznej pasma górskiego. Wynika to z adiabatycznego ocieplenia powietrza, które zrzuciło większość wilgoci na nawietrzne zbocza., Ze względu na różne adiabatyczne Tempo opadania wilgotnego i suchego powietrza, powietrze na Zawietrznych zboczach staje się cieplejsze niż na tej samej wysokości na nawietrznych zboczach.
kolumna termiczna (lub termiczna) to pionowa część wznoszącego się powietrza na niższych wysokościach atmosfery ziemskiej. Termy powstają w wyniku nierównomiernego nagrzewania się powierzchni Ziemi od promieniowania słonecznego. Słońce ogrzewa ziemię, która z kolei ogrzewa powietrze bezpośrednio nad nią. Cieplejsze powietrze rozszerza się, stając się mniej gęste niż otaczająca masa powietrza i tworząc niską temperaturę., Masa lżejszego powietrza wzrasta, a wraz z nim ochładza się przez ekspansję przy niższych ciśnieniach powietrza. Przestaje rosnąć, gdy ochłodzi się do tej samej temperatury, co otaczające powietrze. Związane z termicznym jest przepływ w dół otaczający kolumnę termiczną. Ruch w dół jest spowodowany przesunięciem zimniejszego powietrza w górnej części termicznej. Innym efektem pogodowym napędzanym konwekcją jest morska bryza.
,
ciepłe powietrze ma mniejszą gęstość niż chłodne powietrze, więc ciepłe powietrze unosi się w chłodniejszym powietrzu, podobnie jak balony na gorące powietrze. Chmury tworzą się, gdy stosunkowo cieplejsze powietrze przenoszące wilgoć unosi się w chłodniejszym powietrzu. Gdy wilgotne powietrze unosi się, ochładza się, powodując kondensację pary wodnej w rosnącym pakiecie powietrza. Kiedy wilgoć skrapla się, uwalnia energię znaną jako utajone ciepło kondensacji, które pozwala rosnącemu pakietowi powietrza ochłodzić się mniej niż otaczające powietrze, kontynuując wznoszenie się chmury., Jeśli w atmosferze jest wystarczająco dużo niestabilności, proces ten będzie trwał wystarczająco długo, aby utworzyć chmury cumulonimbus, które wspierają błyskawice i grzmoty. Ogólnie rzecz biorąc, burze wymagają trzech warunków do utworzenia: wilgoci, niestabilnego powietrza i siły podnoszenia (ciepła).
wszystkie burze, niezależnie od rodzaju, przechodzą przez trzy etapy: etap rozwoju, etap dojrzały i etap rozproszenia. Średnia burza ma średnicę 24 km. W zależności od warunków panujących w atmosferze, Przejście tych trzech etapów zajmuje średnio 30 minut.,
cyrkulacja Oceanicznaedytuj
promieniowanie słoneczne wpływa na oceany: ciepła woda z równika ma tendencję do cyrkulacji w kierunku biegunów, podczas gdy zimna woda polarna kieruje się w kierunku równika.. Prądy powierzchniowe są początkowo podyktowane warunkami wiatru powierzchniowego. W tropikach wiatr wieje na zachód, a Westerly wieje na wschód na średnich szerokościach geograficznych., Ten wzór wiatru stosuje naprężenia na subtropikalnej powierzchni oceanu z ujemnym zwichnięciem na półkuli północnej, a odwrotnie na półkuli południowej. Otrzymany transport Sverdrup jest równy., Ze względu na zachowanie potencjalnej wirowości spowodowanej wiatrami poruszającymi się na zachodnich obrzeżach grzbietu subtropikalnego i zwiększoną względną wirowością poruszającej się wody, transport jest zrównoważony przez wąski, przyspieszający prąd polarny, który płynie wzdłuż zachodniej granicy basenu oceanicznego, przewyższając skutki tarcia z zimnym prądem zachodnim, który pochodzi z wysokich szerokości geograficznych. Ogólny proces, znany jako Zachodnia intensyfikacja, powoduje, że prądy na zachodniej granicy basenu oceanicznego są silniejsze niż te na wschodniej granicy.,
w trakcie wędrówki w poprzek ciepła woda transportowana silnym ciepłym prądem wody ulega chłodzeniu parowemu. Chłodzenie jest napędzane wiatrem: wiatr poruszający się po wodzie chłodzi wodę, a także powoduje parowanie, pozostawiając słoną solankę. W tym procesie woda staje się bardziej słona i gęsta. i obniża temperaturę. Po utworzeniu lodu morskiego sole są pozostawiane z lodu, proces znany jako wykluczenie solanki. Te dwa procesy produkują wodę, która jest gęstsza i zimniejsza. Woda w północnym Oceanie Atlantyckim staje się tak gęsta, że zaczyna opadać przez mniej słoną i mniej gęstą wodę., (Działanie konwekcyjne nie różni się od działania lampy lawowej.) To obniżenie ciężkiej, zimnej i gęstej wody staje się częścią wód głębinowych Północnego Atlantyku, strumienia południowo-zachodniego.
konwekcja płaszcza
Płyta oceaniczna jest dodawana przez upwelling (po lewej) i konsumowana w strefie subdukcji (po prawej).,
konwekcja płaszcza jest powolnym, pełzającym ruchem skalistego płaszcza Ziemi spowodowanym prądami konwekcyjnymi przenoszącymi ciepło z wnętrza ziemi na powierzchnię. Jest jedną z 3 sił napędowych, które powodują przemieszczanie się płyt tektonicznych wokół powierzchni Ziemi.
powierzchnia Ziemi jest podzielona na szereg płyt tektonicznych, które są stale tworzone i zużywane na ich przeciwległych granicach płyt. Tworzenie (akrecja) występuje, gdy płaszcz jest dodawany do rosnących krawędzi płyty. Ten gorący dodany materiał chłodzi się przez przewodzenie i konwekcję ciepła., Na krawędziach zużycia płyty materiał skurczył się termicznie, aby stał się gęsty i tonie pod własnym ciężarem w procesie subdukcji w rowie oceanicznym. Ten subdukcyjny materiał tonie do pewnej głębokości we wnętrzu Ziemi, gdzie nie wolno tonąć dalej. Subdukcyjna skorupa oceaniczna wyzwala wulkanizm.
efekt Stosuedytuj
efekt stosu lub efekt komina to ruch powietrza do i z budynków, kominów, kominów lub innych pojemników ze względu na pływalność., Wyporność występuje z powodu różnicy gęstości powietrza wewnątrz i na zewnątrz, wynikającej z różnic temperatury i wilgotności. Im większa różnica termiczna i wysokość konstrukcji, tym większa siła wyporu, a tym samym efekt stosu. Efekt stosu pomaga napędzać naturalną wentylację i infiltrację. Niektóre wieże chłodnicze działają na tej zasadzie; podobnie Wieża słoneczna jest proponowanym urządzeniem do generowania energii elektrycznej w oparciu o efekt stosu.,
fizyka Gwiazdaedytuj
ilustracja struktury słońca i czerwonego olbrzyma, pokazująca ich strefy konwekcyjne. Są to strefy ziarniste w zewnętrznych warstwach tych gwiazd.
granulki—wierzchołki lub górne widoczne rozmiary komórek konwekcyjnych, widoczne na fotosferze słońca. Są one spowodowane konwekcją w górnej fotosferze słońca., Ameryka Północna nakłada się na skalę.
Strefa konwekcyjna gwiazdy to zakres promieni, w których energia jest transportowana głównie przez konwekcję.
granulki na fotosferze Słońca to widoczne wierzchołki komórek konwekcyjnych w fotosferze, spowodowane konwekcją plazmy w fotosferze. Wschodząca część granulatu znajduje się w centrum, gdzie plazma jest gorętsza. Zewnętrzna krawędź granulek jest ciemniejsza ze względu na chłodniejsze opadające plazmy., Typowy granulat ma średnicę rzędu 1000 kilometrów i każdy trwa od 8 do 20 minut przed rozproszeniem. Poniżej fotosfery znajduje się warstwa znacznie większych „supergranulek” o średnicy do 30 000 kilometrów, o żywotności do 24 godzin.
CookingEdit
Piec konwekcyjny jest piecem, który ma wentylatory do cyrkulacji powietrza wokół żywności, używając mechanizmu konwekcyjnego do gotowania żywności szybciej niż konwencjonalny piekarnik., Piece konwekcyjne równomiernie rozprowadzają ciepło wokół żywności, usuwając warstwę chłodniejszego powietrza otaczającego żywność, gdy jest ona po raz pierwszy umieszczona w piecu i pozwalając żywności gotować bardziej równomiernie w krótszym czasie i w niższej temperaturze niż w konwencjonalnym piecu. Piec konwekcyjny posiada wentylator z elementem grzewczym wokół niego. Mały wentylator cyrkuluje powietrze w komorze gotowania.